（已结束）变频擂台第78期——变频器在球磨机上的应用 点击：730 | 回复：21
球磨机适用于粉磨各种矿石及其它物料，被广泛用于选矿，建材及化工等行业，可分为干式和湿式两种磨矿方式。根据排矿方式不同，可分格子型和溢流型两种。根据筒体形状可分为短筒球磨机、长筒球磨机、管磨机和圆锥型磨机四种。更具体的描述我就不说了，请自己百度或参阅http://baike.baidu.com/view/66214.htm http://wenku.baidu.com/view/fe717fd676eeaeaad1f33094.html
一般情况下，大容量球磨机（15T、40T、100T）的电机功率都比较大的，例如75kW、90kW、110kW、132kW、280kW甚至更大功率。因此设备启动、节能应用在球磨机上是非常有意义的。在这期擂台，就请各位对变频器在球磨机上的应用进行讨论。
讨论范围可以包含但不局限于以下方面：雷蒙机的负载特点、所配置变频器的选型、变频改造的可行性方案等。
希望大家畅所欲言。非常支持原创，评奖倾向于原创者。可以包括工作原理、技术介绍、产品结构，包括一些很具体的数据，包括一些技术细节/优缺点，还可以列举具体案例等，包括其它。。。。。。希望大家热烈的探讨！！！！！！
变频擂台每周一期，本期擂台的最晚结贴时间为：2012年5月6日。
奖项设置：一等奖1名：20MP，二等奖3名：10MP，三等奖10名：30积分。
MP介绍：gongkongMP即工控币，是中国工控网的用户积分与回馈系统的一个网络虚拟计价单位，类似于大家熟悉的QB，1个MP=1元人民币。
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关于**二厂
J组球磨变频的报告
地砖二厂：*****
从10月8日开始，根据现有运行状况，对**二厂J组40T球磨进行了检查和数据统计，报告如下。
基本情况：现有J组20台球磨机，1-9号为变频运行（6号为三菱变频，其它为安川变频），电动机容量为110KW，变频容量为132KW，后把部份变频更改模块容量，改成160KW的。10球为星三角启动、工频运行；11-20号为软启动、工频运行。
一、变频运行比工频运行单球耗电量增加316千瓦时（kwh）
从10月1日起，统计工频运行球磨机J11，J13，J17共3台球磨机32批次，平均单耗为1780kwh;统计J1，J2，J3，J6共4台球磨机13批次，平均单耗为2097kwh;二者相差316kwh,也就是说，目前的情况下，用变频更耗电。详细的报表请点击(附表)。
表一
工频运行球磨机号 | J11 | J13 | J17 | |
10-1至10-13日球磨总数 | 12 | 12 | 10 | |
总耗电量(KWH) | 21272 | 21296 | 17920 | |
单耗电量(KWH) | 1772.67 | 1774.66667 | 1792 | |
| | | | |
32球平均单耗（KWH） AVG | 1779.78 | kwh | | |
变频运行球磨机号 | j1 | j2 | j3 | j6 |
10-1至10-13日球磨总数 | 4 | 3 | 3 | 3 |
总耗电量(KWH) | 8128 | 6296 | 6736 | 6032 |
单球耗电量(KWH) | 2032 | 2098.66667 | 2245.333 | 2010.667 |
| | | ||
13球变频平均单耗（KWH）AVG | 2096.67 | kwh | | |
变频与工频单球电耗比较 | 316.889 | kwh | | |
| | | | |
| | | | |
二、球磨机运行监测
球号 | J6变频 | J5变频 | J1变频 | J11工频 | J11工频 | J19工频 |
测量时间 | 10-11,10:30 | 10-11,10:30 | 10-11,10:30 | 10-11,17:30 | 10-12,9:00 | 10-12,9:30 |
球磨时间 | 8.5h | 3H | 6H | 5.5H | 2.5H | 12H |
输入电流 | 170-220 | 140/210 | 172/200 | 179/216 | 193/205 | 190/215 |
输出电流 | 174-194 | 170/224 | 165/223 | | 182/206 | 190/206 |
输入电压 | 390 | 390 | 380 | 391 | 385 | 400 |
输出电太 | | | 414 | | 383 | 399 |
运行频率 | 50 | 50 | 50 | | 50 | 50 |
变频外壳温度 | | 32 | 30.8 | | 29 | 31 |
电动机温度 | | 38 | 41.8 | 40.1 | 35 | 37 |
功率因数 | | 0.75 | 0.79 | | 0.96 | 0.97 |
| | | | | | |
球号 | J1变频 | J3变频 | J6变频 | | | |
测量时间 | 10-13,14:30 | 10-13,14:35 | 10-13,14:30 | | | |
球磨时间 | 8H | 6H | 9.5H | | | |
输入电流 | 185/215 | 182/211 | 188/220 | | | |
输出电流 | 223/252 | 212/241 | 190/212 | | | |
输入电压 | 380 | 385 | 382 | | | |
输出电太 | 382 | 401 | 392 | | | |
运行频率 | 50 | 50 | 50 | | | |
变频外壳温度 | 31 | 31 | 27 | | | |
电动机温度 | 32 | 31 | 38 | | | |
功率因数 | 0.79 | 0.79 | 0.79 | | | |
从连续监测的数据来看：
1、变频运行电流相比工频偏大，工频运行基本上在额定电流点处运行，变频运行高于电机的额定电流且基本上在高电流点运行；
2、变频运行功率因数偏底，部份无功补偿柜没有投入运行，但变频器的输入电压一般是390V，用提高功率因数的办法有一定的局限性，空间较小；
3、球磨机球磨到8小时后，运行电流依然比较大。球磨时间段上有一定的提升空间；
4、球磨机电动机功率稍小，长期超电流运行易于烧坏电动机；
5、电压基本正常，在充许的范围内波动；
6、电压波形因没有相关设备无法测试出来；
7、变频器和电动机运行温度较正常；
8、球的投料量为42T。
三、变频器本身的问题
1、据统计从安装变频一年以来，变频器模块烧坏的有不小于20台次，维修成本较高（每换一次模块，成本在6000元/台，后加大模块容量，维修成本在9000元/台）。据说在6月份的时候，曾经一个月烧坏6台变频器模块。
2、维修质量的问题
J组球磨变频器更换大的变频器模块后依然有故障发生，而且反复的在维修，这本身就说明了问题。
3、不同品牌变频器的区别。
6号球使用的是三菱变频，自安装以来没有出现过故障，出现故障的一直都是安川变频器，这一点也值得深思。
四、从节能角度分析
9个安装了变频器的球磨机，一年浪费54,7470元RMB。单纯从节能上来看，也必须技改。
单球节电kwh | 球次/月 | 电价（RMB/KWH） | 工作月份 | 变频球磨数量（台） |
316 | 25 | 0.7 | 11 | 9 |
TOTAL： | 54,7470=316*25*0.7*11*9 | |||
五、目前使用变频器的好处
能有效降低启动电流，启动时对电网的冲击较小。
六、建议技改方案
综上所述，无论是从运行节能，还是从降低维修成本来说，对其进行技改客不容缓，就其经济性来说，用最省的电器元件和最小的改动量是首选。故我们选择两台球磨机（两台控制柜挨在一起的）使用一台变频器作为启动用以减小启动电流对电网的冲击，启动完毕后通过一个接触器转换成工频运行。此方案只需要增加一只交流接触器和少量其它电器元件。
下面谈谈变频器在球磨机节能方面的应用。
变频器改造节能优势：
采用变频控制系统，无需机械调速机构即可以按照其内部PLC 确定的运行频率和时间进行自动的转速变换，完成最佳工艺控制，达到理想的节能效果。
① 变频器的软启动功能，使球磨机的启动电流<2 倍额定电流，可以降低对
电网及用电设备的冲击。而使用工频启动，冲击电流高达6~8 倍；
② 可以自动按设定的多段PLC 运行，并具有停机记忆功能及清除记忆功能；
③ 通过优化工艺参数可实现更多节能；
④ 节能效果显著，可达8%~15%以上。
改造指标:节能8%～15%以上。
改造方案：1．使用配件：V5-H 矢量控制型变频柜 1 套（含V5-H 变频器一台，控制开关及接触器，电抗器等部件）
2．使用配件：V5-H 矢量控制型变频器（含直流电抗器） 1 台
球磨机系统存在的问题球磨机一般采用的工频控制，易造成物料的过度研磨，需研磨周期较长，研磨效率较低，单位产品功耗较大。球磨机一般采用星三角或自耦降压启动，启动电流特别大，对设备和电网的冲击很大，机械设备的生产维护量也大，而且电的损耗量相当惊人，这必然会给生产厂家带来很多不必要的麻烦和严重的资源浪费，所以随着社会经济的发展以及企业产生规模的扩大，直接工控球机磨的弊病已暴露无遗，并严重地阻碍了各工业企业快速发展。这促使人们去研制启动平滑、研磨效率较高、产量大、能耗低的球磨机－－-变频控制球磨机。
球磨机变频调速节能控制系统的工作原理系统性能要求:
根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，改造后的研磨机系统应满足以下要求：改后的设备要有足够的起动转距，满足球磨机装载量大的要求，并保证设备在变频运行状态下使电机平稳运行，保障电动机具有恒功率特性：利用变频调速控制系统改造原有球磨机低速时的正常运行，确保正常的工艺控制要求，延长球磨机和电动机的使用寿命，减少维护。
变频器的选型：根据上述原则，选择锐亿自动化最新的3000系列变频器，该系列变频器有以下特点：本系列是采用新一代SVPWM波型生成技术的变频器，低速额定转矩输出，带载能力强，低速时可达到80%的额定转矩输出。具有多种转矩提升及V/f曲线可设定，多种加、减速模式可以选择，内置人性化的PID功能，诸多参数均可在线调整。具有各种完善的保护功能及故障诊断系统，具有过电压、过电流及失速保护等功能技术先进，功能齐全，使用方便，可满足电气节能及各种生产工艺要求的需要。电压等级多种规格齐全，性能可达到欧美日等国外同类产品水准，频率精度高。可使运转平稳，满足设计的要求。
应用效果：球磨机安装变频节能控制系统后，取得了以下效果：改造后的设备能够实现自动控制，以及市电/节电切换功能，并能克服球磨机大惯性引起的回升电压，有效地保证设备正常运行，利用变频器自动电压调节功能，可在与负载无关的条件下，保持电机效率最高，因消除了起动时的冲击，延长了机轴、波箱齿轮、皮带等机械的使用寿命，减少了维修费用；利用变频节能调速技术改造了球磨机的拖动系统，满足了球磨机低速运行、大起动转距的特点，实现了球磨机的运行速度连续可调，电机起动时无冲击电流，起动力矩足够，保护功能完善，保证了工艺控制质量，节约了维护成本。球磨机使用变频调速后，起动电流可比原先小5倍以上，（如132KW电机原先的起动电流在1000A以上，变频节能控制系统起动电流为180~200A之间），实现了真正的软起动，也收到了节能的效果。由于起动电流大大减小，不会造成对电网的冲击和电网电压的下降，消除了因球磨机起动而引起的其它用电设备调闸或故障，在同样的电网容量下，并可以增加装机台数，内置PLC多段速自动运行功能，可以通过变频方便地设定研磨时间，加磨时间和自动停机功能，使操作更加智能化，人性化。球磨机变频节能系统的节能效果一般可达12~15%左右。
1楼的楼主很辛苦，但是这么大一个动作竟然没有一点原理上的东西可支持，我觉得是很悲哀的一件事情。
楼主的报告我们来看一下：
（1）比较对象20台球磨机分成3组：变频运行（1-9）、星三角启动工频运行（10）、软启动工频运行（11-20）报告抽取第一组（变频运行（1-9））和第三组比较（软启动工频运行（11-20））
（2）比较第一组（变频运行（1-9））和第三组比较（软启动工频运行（11-20））的单球平均电耗。我没有做过陶瓷这一行。也许这一行都这样计算单耗。但是从能源分析角度应该以处理的石料重量来计。并且应该就材料的粒度硬度做相应的记录。同时在比较数据里我没有看到频率的记录。（如果就是50HZ，那么为什么要变频呢？
（3）第三点就更有意思。我们注意到记录的变频器的频率值都是50HZ，并且每一个球磨机好像都有功率因数自动补偿。我们注意到一个实事，就是所有的使用变频器的机台功率因数偏低，而且有一些不能投入运行。因为贵公司这样糟蹋变频器，在不合适的场合，不合适的使用变频器，这个结果是必然的。因为变频器在不需要的地方（根本运行频率就是50hz嘛，你用什么变频器呢！）使用，而且是错误地使用。变频器输出不能接容性负载（功率因数补偿柜是电容柜！）所以报告的结论不用看，也不存在进一步改善这样的机组的问题。如果一定要改，拆除所有变频器、星三角启动装置。保留软启动器必要时增加几台（我不知道你有几台，因为你有20台球磨机。如果负荷率不是很大，有两台就够了。如果负荷率高可以多增加两台。所有球墨机都采用软启动、工频运行。可以用PLC或继电电路来实现控制功能！
时空注意到一部手册《电气传动自动化技术手册》这一本书我有第一版，但是20年过去了，我立即通过亚马逊采购了第三版。这本手册在2.4节典型生产机械的工艺要求及电气传动系统方案的选择2.4.2球磨机和磨类有清晰的表述：
长期工作制、平稳负载、恒转矩类型负载。这类机械不要求调速，但起动困难。另一特点是转速低，通常带有庞大的减速机，造价高，磨损严重，其电气传动系统方案有：
（1）母线供电、电器控制、交流电动机不调速；
（2）近年来某些大功率、低转速设备采用交-交变频供电，低速交流电动机直接传动方案，取消造价高、易磨损的减速机，获得较好的经济效益。
这个意见应该是较为专业的意见。一楼的实践也正说明，一般的变频改造毫无意义。
要讨论这个问题，咱们的先明白, 球磨机的工作原理当磨机旋转时，研磨体由于惯性离心力作用贴附在磨机体内壁的衬板上与磨机一起回转并带到一定高度，由于其自身的重力作用，像抛射体一样落下，将筒体内的物料击碎；此外研磨体之间还存在滚动和滑动的现象，主要对物料起研磨作用，物料由前仓的连续加入随筒体一起回转形成对物料的挤压，加上进料端与出料端之间本身的料面高度差以及磨内强制通风，因此磨机筒体虽然是水平安装的，而物料由进料端缓慢向出料端移动，完成粉磨作业;所以加变频器有没有节能效果呢，分析下，变频器能不能节能，就是看原有的工况是不是大马拉小车的，也就是说能不能加上变频器后减速运行—减少电流-达到节能效果的；一般来说球磨机在设计的时候，就考虑了磨矿效率，就是磨机在一定的速度下是磨矿效率最高的，加了变频器后会产生什么效果呢－－－－就是改变了磨机的速度，影响球磨机的磨矿效率，整体运行的话，应该是更耗能的；加变频器只是可以解决磨机的启动问题，而这个问题本来可以交给软启动器、水电阻启动器等等其他启动器来完成的，因此个人认为在一个满足不了工艺要求的变频器改造，是画蛇添足的改造；
1) 变频器启动属于软起动，避免了工频时的启动冲击电流。同时起到对设备的保护作用。
2) 多段速运行方式可以在低于工频状态下降低输入电流，在满足设备工艺要求的条件下在
不同的时间段设定不同的运行频率和运行时间，能够达到很好的节能效果，节电率一般
可以达到 10-18%.
3）变频器的过流、过压、过载、缺相、过热等丰富的保护功能减少了设备的损坏几率。
4）优越的多段速运行方式，改变了过去的固定速度研磨方式，大大优化研磨效率和研磨物
体的均匀度。
二 易驱 ED3500 系列变频器的特点：
ED3500 系列高性能通用型变频器是易驱电气自主研发的第二代高性能通用型变
频器，其采用了全新的设计理念和模块化的设计思想。和传统的变频器相比较，无论
在性能、功能、可靠性、可维护性及可使用性等方面，均有本质的提升。低频转矩的
自调整功能以及灵活的自定义 V/F 曲线能方便的适应冲击性负载的要求。内置简易 PLC，
可以十六段速自由设定，并且有 PLC 掉电保存功能，PLC 复位功能，故障复位功能等。
三 案例分析：
江西南昌一家瓷砖厂，球磨机主电机功率 110KW,额定转速 1440 转/分，额定电流 210A，
额定电压 380V。辅机电机的额定电压 380V,额定电流 32A，额定 转速 1440 转/分。料筒的
转速时 12N/分。根据球磨机的工作特性，冲击性负载，要求启动转矩较高，所以选型时建
议功率放大一档选型，配置易驱 ED3500-4T1320M 的变频器拖动。
下面是现场调试分析得出起动时的 V/F 曲线：
系统控制线路图如下：
变频器的具体参数设置如下：
四 投资与回收的分析：
从上述的工变频器的用电量的分析可以算出变频器改造后的节电率：
节电率：（590340-503065）/590340x100%=14.8%
变频器改造后一年的节电量为：590340x14.8%=87370 度
每度电按 0.7 元，一年节省费用：87370 度 x0.7=61159 元
每台变频器的投资按 3 万元计算，半年可以收回投资成本。
一、球磨机工作原理
球磨机主要由传动装置、筒体装置、加料装置、卸料装置及电气控制装置等组成，分给料部、出料部、回转部、传动部（减速机、小传动齿轮、电机、电控）等主要部分。其主体是一个水平装在两个大型轴承上的低速回转的简体。球磨机由电动机通过减速机及周边大齿轮减速传动、或由低转速同步电机直接通过周边大齿轮减速传动，驱动回转部回转。筒体内部装有适当的磨矿介质一钢球。磨矿介质在离心力和摩擦力的作用下，被提升到一定的高度，呈抛落或泄落状态落下。被磨制的物料由给料口连续地进入简体内部，被运动的磨矿介质所粉碎，并通过溢流和连续给料的力量将产品排出机外，以进行下一段工序处理。
驱动部分是球磨机的关键：球磨机属于低速重载设备，装载量大，起动力矩也很大，一般需要加装液力耦合器来完成传动系统的启动和调速。陶瓷工业球磨机通常采用附加启动电机冲击启动或软启动装置来启动，对电网冲击大，而且启动完成后运转时所需的转矩减小，所以在节约能源方面有很大的空间。目前普遍采用的驱动方式是三相交流电动机- 液力耦合器- 齿轮减速器-皮带轮减速器。由于球磨机属恒转矩负载，在用液力耦合器调速时，其调速效率等于调速比，有很大一部分能量在液力耦合器中被浪费掉。
二、球磨机系统存在的问题：
1）球磨机一般采用简单的工频控制，易造成物料的过渡研磨，所需研磨周期较长，研磨效率较低，单位产品功耗较大；
2）球磨机一般采用星三角或自耦降压启动，启动电流特别大，对设备和电网的冲击很大；
3）机械设备的生产维护量也大，而且耗电量相当惊人，这必然会给生产厂家带来很多不必要的麻烦和严重的资源浪费。
三、改造方案
根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，改造后的球磨机系统应满足以下要求。
（1）改造后的设备要有足够的起动转距，满足还球磨机装载量大的要求，并且保证设备在变频运行状态下使电机平稳运行，保障电动机具有恒转矩特性。
（2） 利用变频调速控制系统改造原有球磨机拖动系统，满足球磨机低速时的正常运行，确保正常的工艺控制，使球磨机及电动机的使用寿命延长，减少维护。
（3） 改造后的设备能够实现自动控制，及手动/工频和故障自切换等功能，并能克服球磨机大惯性引起回升电压，有效地保证设备的正常运行。
四、改造效果
1）利用变频调速技术改造后的球磨机拖动系统，满足了球磨机低速运行、大起动转矩的特点，实现了球磨机的运行速度连续可调，电机起动时无冲击电流，起动力矩大，延长了机轴、波箱齿轮，皮带等机械件的使用寿命，减少了维修费用。保护功能完善，保证了工艺控制质量，节约了维护成本；
2）球磨机使用变频调速后，起动电流可比原先小3-5倍，（如110kW 电机原先的起动电流在600A以上，变频节能控制系统起动电流为120A～160A之间），实现了真正的软起动，也收到了节能的效果。由于起动电流大大减小，不会造成对电网的冲击和电网电压的下降，消除了因球磨机起动而引起的其它用电设备跳闸或故障，在同样的电网容量下，并可增加装机台数。
3）改造后的设备能够实现自动控制，以及市电/节电切换功能，并能克服球磨机大惯性引起的回升电压，能有效地保证设备正常运行；
4）利用变频器自动电压调节功能，可在与负载无关的条件下，保持电机效率最高，因消除了起动时的冲击，所以延长了机轴、齿轮、皮带等机械件的使用寿命，减少了维修费用；
5）普传科技变频控制柜内置多段速自动运行功能，可以通过变频器方便地设定研磨时间，加磨时间和自动停机功能，使操作更加智能化，人性化；
6）球磨机变频调速节能系统的节能效果一般可达12%～15%左右。
水泥球磨机是水泥厂设备，水泥球磨机主要用于建材、冶金、电力及化工行业，粉磨各种水泥熟料及其它物料。
（1）普通水泥球磨机：普通水泥球磨机大部分用于圈流粉磨系统中，其特点为粉磨效率高、磨机产量大、电耗省，特别是粉磨矿渣水泥时，表现更突出一些。一般磨机产量可提高15-20%，电耗降低约10%，此外，成品温度可降低20-40℃，产品细度也易于调整。
（2）高细高产水泥球磨机：高细高产水泥球磨机主要用于开流粉磨系统中。其特点是系统设备及工艺流程简单、投资省、厂房占地面积少；在磨机结构上采用先进的内选粉特殊隔仓装置，细磨仓增加了活化装置，磨尾有专用出料篦板，最大限度的减少研磨仓研磨介质的尺寸，大大提高研磨效率，达到高产量、低能耗的目的。
水泥球磨机技术参数：
产品规格 (m) | 磨机形式 | 传动形式 | 减速机 | 电机功率 (kw) | 生产能力 (t/h) | 重量 (t) | |
型号 | 速比 | ||||||
φ1.83×7 | 开流 | 边缘 | ZD60 | 4.5 | 245 | 6.5-8 | 36 |
φ2.2×7.5 | 圈流 | 边缘 | ZD70 | 5 | 380 | 8-10 | 56 |
φ2.2×11 | 开流 | 中心 | D110 | 35.5 | 630 | 12-13 | 104.6 |
φ2.2×13 | 开流 | 中心 | D110 | 35.5 | 630 | 16-18 | 114 |
φ2.4×13 | 开流 | 中心 | D110 | 35.5 | 800 | 20-23 | 171.5 |
φ2.6×13 | 开流 | 中心 | MFY100 | 19.5 | 1000 | 28-32 | 149.7 |
φ3×9 | 圈流 | 边缘 | D125 | 41.2 | 1000 | 28-36.5 | 136.4 |
φ3×11 | 圈流 | 中心 | D140 | 42.8 | 1250 | 36-47 | 180 |
φ3.2×13 | 开流 | 中心 | D140 | 36.5 | 1600 | 45-50 | 198 |
φ3.8×13 | 开流 | 中心 | MFY250 | 16.5 | 2500 | 60-62 | 204 |
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